
“这种混合虚实细胞是一种全新的系统,它由现实细胞和计算机模拟这两部分组成。我们要做的就是实现现实与虚拟世界间信息的直接沟通”。采访当晚七点,罗旭东在实验室给前来咨询的学妹解释着“混合虚实细胞”的原理。
美国当地时间9月28日下午1点,由麻省理工学院主办的2015年国际遗传工程机器设计大赛(iGEM)在波士顿落下帷幕。我校iGEM代表队从来自哈佛、麻省理工、牛津、海德堡、东京大学等全球顶尖高校的近三百支参赛队伍中脱颖而出,斩获金奖。
在他看来,打破“虚拟”和“现实”的意义,不仅是“三连冠”和“首次提名”的荣誉,更拉近了iGEM团队与梦想的距离。
我有一个科研梦“这个方案不可行,PASS(终止)!”“这个方案其他学校做过了,PASS(终止)!”2014年3月初,iGEM代表队内部开始了每周一次的“头脑风暴”,讨论起了2015年国际遗传工程机器设计大赛的选题。
2015年 iGEM团队共有 17人,由生科院、信息学院、水产院和动科动医学院等多个学院学生组成,团队成员各司其职,最终团队决定在应用和学术这两个方向讨论具体选题。
应用方向的理论依据是以生物学、工程学、计算机科学和数学为主的合成生物学。在这方面团队经过反复讨论提出了一个构想———有关环境治理的“土地神”。在学术方向,成员在从指导老师马彬广提供的文献中产生了灵感,大胆地提出了“生物领域的混合虚拟现实”的概念,即把细胞作为现实系统,计算机中的程序作为虚拟系统,结合成一个“虚实结合”的系统。
“哎呀!又平了!”确定选题并不容易,“虚实细胞”和“土地神”的支持者总是打成“平手”。在随后五月份的开题答辩上,根据教授的建议,团队成员们最终决定选择更具创新性和可行性的“虚实细胞”。
据团队成员介绍,这种虚实混合细胞由生存于培养基之中的细胞(现实部分)以及生存于计算机之中的一段程序代码(虚拟部分)两部分组成,两者相互依存。这个巧妙的设计实现了现实与虚拟世界间信息的直接沟通。按照这一构想,将来人类的身体可能会与电脑直接连接在一起,人们通过电脑就能直接观测身体的每一项数据,并对疾病进行调控和治疗。
“当然,这个项目的生物学意义都是后来得出的,当时我们都没考虑那么多,只是觉得很有趣,我们想去做!”闫科技说。
追梦路上哪有不碰壁确定选题后就进入了最紧张的阶段。为了完成参赛项目,代表队暑期留校,几乎从早到晚都留在实验室工作,有人担心太晚了回不去,就在实验室里放了一张折叠床,来不及了就直接睡。
在这样高强度的运作中,他们发现项目存在很多“硬伤”。
首先是生物细胞和计算机之间信息传输的问题,细胞和计算机之间信息传递的延迟现象难以解决。“这就像当你观察一个细胞的生命过程,它死后几分钟你才知道!”如果要让他们达到耦合状态必须要保证信号能够实现“即时传输”。
由于问题棘手,团队讨论多次未果,“瓶颈期”怎么突破?为此,除了每天查找文献,团队还给武大、华科等高校的专家教授“狂”发邮件。最终,他们决定采用先观测十几分钟,保证细胞已经能根据改变的光强维持在稳定的荧光强度后,再进行下一次调控的方法来解决这个问题。
还来不及为处理了这样一个大麻烦而高兴,其他难题却接踵而至。比如又一次出现“平手”:选择单个细胞还是细胞群作为观察对象?
生工1304班的吴一博支持观察细胞群,他认为,观察多个细胞能反映整个细胞群的状态,也更能观察反映出细胞各个阶段的生命活动。另一种说法则认为观察细胞群的生命活动无法确定单个细胞的行为是否会对整个群体造成影响。“我们都坚持自己的做法,几乎都‘决裂’了”,吴一博坦言。
继续寻找科学文献、内部讨论、咨询教授……最终,他们决定综合两种方案的优点:在集体细胞的视野下挑选单个细胞进行观察。
“在我看来这并不是挫折,而是令人享受的过程,收获颇大的经历”,当谈及这一路上的坎坷挫折时,李泽尧淡然笑之。穷极一生,做不完一场梦9月,距赛事不到一月时间,所有成员都在实验室讨论、制作网页和海报,将要赴美交流的六名队员倍感压力。“那几天,我们几乎睁开眼就说‘ourteam’(我们团队)”一位队员说。
9月23日,带着大半年的成果六人飞往美国。在飞机上,他们丝毫没有放松紧绷的神经,反复练习外院方红老师录下的演讲稿。
准备公开演讲,在海报展示区与来自不同国家地区的团队交流……两天的比赛时间过得紧紧张张。
参赛的300余支队伍里,有的、来自哈佛等世界名校的,有来自国内的“985”高校的,华农学子看起来并没有什么优势。但我校代表队表现优秀,“演讲期间,好几位评委都对我们的项目表示出肯定,美国莱斯大学的一位博士生还不停地竖起大拇指点‘赞’,强烈建议我们去他们学校深造。”每每想到当时的情景,“小分队”都自豪而激动。
罗旭东喜欢一句歌词:“穷极一生,做不完一场梦”。今年就要把接力棒交给新队长的他认为,即便iGEM团队三年夺金,首次获得提名,但金牌不是终止,荣誉更不是目的,对科研的探索才是穷极一生都做不完的梦。
“狮子山不高,但站在狮子山顶,一样可以成为耕读不辍的创新达人!”又是一年招新季,2015届iGEM团队老成员寄语新生:望新iGEM人能延续梦想,不断开拓!